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水下流量计的安装回收技术,是水下流量计设计和使用过程中遇到的最大的难题。由于水下环境十分复杂,流量计安装到水下后需要克服

作者:史书馆

水下流量计的安装回收技术,是水下流量计设计和使用过程中遇到的最大的难题。由于水下环境十分复杂,流量计安装到水下后需要克服海水静压、介质内压以及高温带来的机械强度和密封性能上的考验,还要抵抗海水和介质腐蚀以及地震、海啸等不可预见的突发情况,怎样确保水下流量计的正常工作,并能对其顺利安装和回收,是一个很大的困难。

由于海洋这种多相流的测量难度很高,水下流量计安装好之后,还需要一套实时的数据采集系统来采集原始数据,然后将采集到的数据传送至流量计算机,由流量计算机对数据进行处理,转换成可用的生产数据,然后再将这些可用的数据上传至地面控制中心。

在这个过程中,任何一个环节出现问题都会导致流量计无法正常工作。流量计又安装在几百甚至几千米的深水中,很难进行人工干预。因此可回收式水下流量计的安装及回收,是水下流量计设计的一个重要环节和关键技术。

目前大多数国家采用的水下流量计是“Framo”可回收式水下流量计,它是一个桶装结构,安装在一个独立的回收模块中,可在不中断生产的条件下实现回收。它的回收方式有两种,一种是电子舱回收,即单独回收电子舱模块;另一种是整体回收式,即将整个流量计模块集成到外部结构上。

电子模块可回收式流量计是一种将所有电子元件、通讯和控制系统集成到一个可回收的模块内,所有的元件及相应的接头都有充分冗余设计的水下流量计。工作时,电子模块可以通过ROV 快速接入整个流量计,而不需要专门的送入工具,也不需要关断流体或是停止整个采油过程,从而避免了因为回收更换模块时造成额外的花费。

整体模块式流量计是一种将所有模块集成到一起,然后整体安装、整体回收的流量计。它将电子模块固定安装在整个流量计装置上,通过回收整个流量计来实现回收。它的安装位置取决于具体的应用方式,按安装位置大致可以分为采油树、管汇和跨接管3种。

采用单井计量方式的流量计可以安装在采油树上、连接的跨接管上或邻近的管汇上进行连续测量。如果要进行的是间断测量,则可以在管汇上通过选井计量来完成。单井计量虽然可以给出每口井的连续的生产数据,但所需要的流量计数量较多,一旦流量计发生故障,与之相连的所有油井的计量都无法进行,因此在水下生产设施布局中应考虑水下流量计或电子回收模块的安装和回收路径以及对应的机械和电气接口,保证在某个流量计关停状态下,都能完成测量任务。

流量计上下游流体的流型和流向是决定流量计安装位置的主要因素。一般而言,安装至采油树的水下流量计都有其专用的配套设施,通常与采油树的油嘴组合在一起,形成采油树的流量控制模块。同时将流量计连接到节流阀上,同水下节流阀一起安装回收。

在实际操作中,经常会将流量计模块通过法兰连接的方式,固定安装至节流阀整体装配上,以形成流量控制模块,并通过节流阀连接器与采油树相连。流量控制模块上一般对应有ROV操作手柄、操作接口等,以满足水下操作的要求。在安装时,通过吊耳将流量计下放至水下安装位置附近,通过ROV操作手柄调整流量计的位置,使导向筒与导向柱对接。

当采油树没有可以回收的油嘴模块,或是节流阀等相应结构不允许相应布置时,水下流量计也可以安装在采油树同管汇连接的跨接管上,将流量计模块和跨接管一起下放安装。为减轻跨接管的重量,接口处可以采用焊接的方式,将流量计直接焊接在跨接管上。

由于水下流量计电子模块出现故障的概率比较大,采取这种方式时,一般要设计电子模块可回收的结构,将流量计上容易发生失效的复杂结构都集成在可回收模块中,而固定安装的部分则应该尽量简化,以提高整个装置的可靠性。

采用管汇安装的方式,则需要针对流量计模块设计对应的模块送入工具、导向定位设备、软着陆工具等配套工具来满足流量计安装和回收的要求。送入工具可以通过ROV进行操作和控制,通过操作ROV接口,实现水下流量计底部连接器与固定安装在管汇上的连接接口的锁紧和解锁。

当流量计解锁出现故障时,可以通过过载工具进行紧急解锁,以保证流量计解锁装置卡死的情况下,能够实现紧急回收。

水下流量计的安装与回收技术是水下流量计设计过程中的关键技术,因此在进行水下流量计设计时,宜采用模块化设计的理念,将流量计核心计量部件和安装回收模块独立开来,这样才能保证在不同的位置进行安装和回收,流量计的核心计量部件不发生变化,提高水下流量计对不同应用场景的适应性。

参考资料:

雷镇嘉、刘敦利:《液体流量标准装置计量能力评价》

刘太元、郑利军等:《水下多相流量计在深水油气田开发工程中的应用研究》

水下流量计的安装回收技术,是水下流量计设计和使用过程中遇到的最大的难题。由于水下环境十分复杂,流量计安装到水下后需要克服
水下流量计的安装回收技术,是水下流量计设计和使用过程中遇到的最大的难题。由于水下环境十分复杂,流量计安装到水下后需要克服
水下流量计的安装回收技术,是水下流量计设计和使用过程中遇到的最大的难题。由于水下环境十分复杂,流量计安装到水下后需要克服
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